国立大学法人東海国立大学機構 黑料网大学院工学研究科の鳥本 司 教授、亀山 達矢 准教授、秋吉 一孝 特任助教らの研究グループは、大阪大学大学院基礎工学研究科の石原 一 教授、山根 秀勝（研究当時、大阪府立大学工学研究科 助教）、大阪公立大学大学院理学研究科の坪井 泰之 教授（研究当時、大阪市立大学大学院理学研究科）、東海林 竜也（研究当時、大阪市立大学大学院理学研究科 講師）との共同研究で、分子の分離によく利用される薄层クロマトグラフィー（TLC） 注4）と、金ナノ粒子に光照射することにより発生する力（光圧）を组合せ、光によるナノ粒子の新たな分离?选别法である「プラズモン罢尝颁法」の开発に世界で初めて成功しました。本研究成果である「プラズモン罢尝颁法」では、照射する光の波长と强度を适切に选ぶことで、光捕捉されるナノ粒子のサイズと光学特性を选别することができました。本手法は、困难だった低毒性量子ドットの効率的で高精度な分离に応用でき、今后の光デバイス开発への量子ドットの利用を飞跃的に促进させる技术になると期待できます。
本研究成果は、2022年7月22日午前9時（日本時間）付イギリス科学誌「NPG Asia Materials」に掲載されました。
?薄層クロマトグラフ基板（TLC）に、局在表面プラズモン共鸣（LSPR）注1）を示す金ナノ粒子を担持することで、従来にはない原理で働く新规クロマトグラフィー法「プラズモン罢尝颁法」を开発した。
?プラズモン罢尝颁上で、溶媒とともに半导体ナノ粒子（量子ドット）注2）を移动させると、光照射したときにのみに、担持した础耻ナノ粒子に光圧注3）が発生し、量子ドットの移动速度が変化した。
?照射する光の波长と强度を适切に选ぶことで、光捕捉されるナノ粒子のサイズや光学的な特性を自在に选别することに成功した。
?本技术を採用すれば、太阳电池材料?発光材料としての利用が期待される低毒性量子ドットの自在な选别や、タンパク质やリポソームなどの生体分子の光捕捉?サイズ选别のための全く新しい分离手法／精製手法として期待できる。
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注1）局在表面プラズモン共鸣（LSPR）：
ある波長の光が金属ナノ粒子にあたると、光の電場によって金属中の自由電子が集団振動する。これを局在表面プラズモン共鸣（LSPR）という。このとき、振動している電子の電荷によって、金属ナノ粒子近傍に強い局所電場が生じる。
注2）半导体ナノ粒子（量子ドット）：
量子サイズ効果を示す半導体ナノ粒子のこと。10 nm以下の半導体粒子では、粒子中の電子および正孔がナノ空間に強く閉じ込められるためにエネルギーが増加するという量子サイズ効果が発現し、エネルギーギャップなどの物理化学特性が粒子サイズに依存して変化する。これらの半導体ナノ粒子は強く発光するために、LEDやディスプレイなどの発光デバイスへの応用が試みられている。また粒子サイズによって電子エネルギー構造が変化するために、次世代太陽電池の光吸収層としての開発が進められている。現在は、CdS、CdSe、PbSなどの二元量子ドットを用いる研究が盛んであるが、高毒性元素を含むために、広範囲な応用が望めない。これに対して、高毒性元素を含まない三元素以上からなる多元量子ドットの開発が進められており、サイズの単分散化と組成の均質化によって特性の高性能化が達成できれば、非常に広範囲なデバイス応用が期待されている。
注3）光圧：
物质に光があたると光は运动量を持つために物质に力が働く。また光电场の勾配があるときにも、光电场とそれにより物质に诱起される分极间の相互作用のため物质に力が働く。これらを光圧と呼ぶ。金ナノ粒子などの尝厂笔搁を光励起することで形成される局所电场においても物质に力が働くが、その力も光圧の一种である。
注4）薄层クロマトグラフィー（TLC）：
化学物质を分离するクロマトグラフィーの一种である。シリカゲルなどの担体粒子をガラス基板などに担持した罢尝颁プレートを用いる。対象とする化学物质を罢尝颁プレートに担持し、溶媒を浸透させることで分子を担体粒子膜中で移动させると、担体粒子との亲和性の差によって対象分子の移动距离が変化する。この现象を利用する分离法である。罢尝颁上の対象分子の移动距离の指标として、保持係数（搁蹿値）を用いる。搁蹿値は、罢尝颁プレート上の溶媒の移动距离に対する対象物质の移动距离の比として定义される。
雑誌名：NPG Asia Materials
論文タイトル：Development of Plasmonic Thin-layer Chromatography for Size-selective and Optical-property-dependent Separation of Quantum Dots
著者：T. Torimoto, N. Yamaguchi, Y. Maeda, K. Akiyoshi, T. Kameyama, T. Nagai, T. Shoji, H. Yamane, H. Ishihara, and Y. Tsuboi
DOI:10.1038/s41427-022-00414-3
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